加州王蛇入侵加那利群岛,eDNA 技术能否成为 “救星”?

【字体: 时间:2025年04月24日 来源:Scientific Reports 3.8

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  入侵蛇类难以监测且生态影响严重,研究人员开展 “利用环境 DNA(eDNA)技术检测加那利群岛陆生入侵加州王蛇(Lampropeltis californiae)” 的研究。结果显示该技术有效,能为监测提供工具,也为检测其他陆生蛇类提供参考。

  在美丽的加那利群岛,一场悄无声息的生态危机正在上演。加州王蛇(Lampropeltis californiae)作为外来入侵物种,在这片土地上肆意扩张。它是一种善于隐藏的穴居动物,大部分时间都潜伏在地下,偶尔短暂地出现在地表,活动踪迹难以捉摸,这使得传统的监测和管理手段难以奏效。由于难以准确掌握其分布和数量,对其造成的生态破坏也无法及时遏制。它捕食当地的小型哺乳动物、鸟类和爬行动物,严重威胁到加那利群岛的生物多样性,还可能影响到欧洲大陆的生态平衡,因此对其进行有效监测和控制迫在眉睫。
在这样的背景下,西班牙国家研究委员会(CSIC)的研究人员挺身而出,开展了一项旨在利用环境 DNA(eDNA)技术检测加州王蛇的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为解决入侵蛇类的监测难题带来了新的希望。

研究人员为了开展这项研究,运用了多种关键技术方法。首先是设计和验证针对加州王蛇细胞色素 c 氧化酶 I 亚基(COI)的特异性引物,通过从相关物种提取 DNA 进行聚合酶链式反应(PCR)扩增和测序来实现。其次是进行环境样本中加州王蛇 eDNA 的检测,在选定区域设置采样点,放置不同材质的人工覆盖物(ACOs),采集多种环境样本,如 ACOs 下的拭子样本、土壤样本、随机土壤样本和研究人员靴子样本等,并对样本进行 DNA 提取和定量 PCR(qPCR)检测 。最后设计了对照实验,在玻璃 terraria 中模拟自然环境,分析加州王蛇 eDNA 的积累和降解情况。

研究结果主要从以下几个方面呈现:

  • 设计和验证加州王蛇特异性引物:设计的引物(LampCOIF 和 LampCOIR)能够有效区分加州王蛇与其他共生爬行动物。通过琼脂糖凝胶电泳检测到目标扩增子,且通过 qPCR 熔解曲线清晰区分了加州王蛇和本地爬行动物,同时未出现引物二聚体、试剂抑制和污染现象。
  • 检测环境 DNA 样本中的加州王蛇:研究人员共收集了多种样本,在不同样本中检测到了加州王蛇的 eDNA。拭子样本的检测率为 9.31%,不同材质 ACOs 的拭子样本检测率存在差异,其中波纹钢板和波纹沥青板的检测率较高。土壤样本中,ACOs 下土壤样本检测率为 2.22%,随机采集土壤样本未检测到。靴子样本检测率为 2.56%。不同采样点的检测率也有所不同,采样点 2 的检测率明显高于其他采样点。
  • 加州王蛇 eDNA 的积累和降解:在对照实验中,实验开始前未检测到加州王蛇 eDNA,蛇放入后开始出现阳性样本,移除蛇后仍能持续检测到 eDNA,且未发现 eDNA 降解的迹象,从第 8 天到实验结束,Ct 值并未随时间逐渐增加。

综合研究结果,研究人员得出结论:设计的引物具有特异性,可用于加那利群岛加州王蛇的监测;拭子样本检测加州王蛇 eDNA 较为有效,尤其是波纹钢板和波纹沥青板材质的 ACOs;在实验条件下,加州王蛇离开后 eDNA 不会降解。

在讨论部分,研究人员指出,尽管研究取得了一定进展,但仍有改进空间。例如,需要进一步验证引物在更广泛物种范围内的特异性,可设计特定探针提高 qPCR 的特异性和敏感性;应探索更多有效材料和环境条件,提高野外检测率;还可研究 eDNA 检测与物种丰度或生物量的关系。这项研究对于增强加州王蛇的监测能力、确定其分布范围意义重大,为制定生物安全协议提供了重要依据,也为利用 eDNA 技术检测其他陆生入侵蛇类提供了宝贵的参考。

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